git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/fft-test.c

   1 /*
   2  * (c) 2002 Fabrice Bellard
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file fft-test.c
  23  * FFT and MDCT tests.
  24  */
  25
  26 #include "dsputil.h"
  27 #include <math.h>
  28 #include <unistd.h>
  29 #include <sys/time.h>
  30
  31 #undef exit
  32
  33 int mm_flags;
  34
  35 /* reference fft */
  36
  37 #define MUL16(a,b) ((a) * (b))
  38
  39 #define CMAC(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
  40 {\
  41    pre += (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim));\
  42    pim += (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim));\
  43 }
  44
  45 FFTComplex *exptab;
  46
  47 void fft_ref_init(int nbits, int inverse)
  48 {
  49     int n, i;
  50     float c1, s1, alpha;
  51
  52     n = 1 << nbits;
  53     exptab = av_malloc((n / 2) * sizeof(FFTComplex));
  54
  55     for(i=0;i<(n/2);i++) {
  56         alpha = 2 * M_PI * (float)i / (float)n;
  57         c1 = cos(alpha);
  58         s1 = sin(alpha);
  59         if (!inverse)
  60             s1 = -s1;
  61         exptab[i].re = c1;
  62         exptab[i].im = s1;
  63     }
  64 }
  65
  66 void fft_ref(FFTComplex *tabr, FFTComplex *tab, int nbits)
  67 {
  68     int n, i, j, k, n2;
  69     float tmp_re, tmp_im, s, c;
  70     FFTComplex *q;
  71
  72     n = 1 << nbits;
  73     n2 = n >> 1;
  74     for(i=0;i<n;i++) {
  75         tmp_re = 0;
  76         tmp_im = 0;
  77         q = tab;
  78         for(j=0;j<n;j++) {
  79             k = (i * j) & (n - 1);
  80             if (k >= n2) {
  81                 c = -exptab[k - n2].re;
  82                 s = -exptab[k - n2].im;
  83             } else {
  84                 c = exptab[k].re;
  85                 s = exptab[k].im;
  86             }
  87             CMAC(tmp_re, tmp_im, c, s, q->re, q->im);
  88             q++;
  89         }
  90         tabr[i].re = tmp_re;
  91         tabr[i].im = tmp_im;
  92     }
  93 }
  94
  95 void imdct_ref(float *out, float *in, int n)
  96 {
  97     int k, i, a;
  98     float sum, f;
  99
 100     for(i=0;i<n;i++) {
 101         sum = 0;
 102         for(k=0;k<n/2;k++) {
 103             a = (2 * i + 1 + (n / 2)) * (2 * k + 1);
 104             f = cos(M_PI * a / (double)(2 * n));
 105             sum += f * in[k];
 106         }
 107         out[i] = -sum;
 108     }
 109 }
 110
 111 /* NOTE: no normalisation by 1 / N is done */
 112 void mdct_ref(float *output, float *input, int n)
 113 {
 114     int k, i;
 115     float a, s;
 116
 117     /* do it by hand */
 118     for(k=0;k<n/2;k++) {
 119         s = 0;
 120         for(i=0;i<n;i++) {
 121             a = (2*M_PI*(2*i+1+n/2)*(2*k+1) / (4 * n));
 122             s += input[i] * cos(a);
 123         }
 124         output[k] = s;
 125     }
 126 }
 127
 128
 129 float frandom(void)
 130 {
 131     return (float)((random() & 0xffff) - 32768) / 32768.0;
 132 }
 133
 134 int64_t gettime(void)
 135 {
 136     struct timeval tv;
 137     gettimeofday(&tv,NULL);
 138     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_usec;
 139 }
 140
 141 void check_diff(float *tab1, float *tab2, int n)
 142 {
 143     int i;
 144
 145     for(i=0;i<n;i++) {
 146         if (fabsf(tab1[i] - tab2[i]) >= 1e-3) {
 147             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ERROR %d: %f %f\n",
 148                    i, tab1[i], tab2[i]);
 149         }
 150     }
 151 }
 152
 153
 154 void help(void)
 155 {
 156     av_log(NULL, AV_LOG_INFO,"usage: fft-test [-h] [-s] [-i] [-n b]\n"
 157            "-h     print this help\n"
 158            "-s     speed test\n"
 159            "-m     (I)MDCT test\n"
 160            "-i     inverse transform test\n"
 161            "-n b   set the transform size to 2^b\n"
 162            );
 163     exit(1);
 164 }
 165
 166
 167
 168 int main(int argc, char **argv)
 169 {
 170     FFTComplex *tab, *tab1, *tab_ref;
 171     FFTSample *tabtmp, *tab2;
 172     int it, i, c;
 173     int do_speed = 0;
 174     int do_mdct = 0;
 175     int do_inverse = 0;
 176     FFTContext s1, *s = &s1;
 177     MDCTContext m1, *m = &m1;
 178     int fft_nbits, fft_size;
 179
 180     mm_flags = 0;
 181     fft_nbits = 9;
 182     for(;;) {
 183         c = getopt(argc, argv, "hsimn:");
 184         if (c == -1)
 185             break;
 186         switch(c) {
 187         case 'h':
 188             help();
 189             break;
 190         case 's':
 191             do_speed = 1;
 192             break;
 193         case 'i':
 194             do_inverse = 1;
 195             break;
 196         case 'm':
 197             do_mdct = 1;
 198             break;
 199         case 'n':
 200             fft_nbits = atoi(optarg);
 201             break;
 202         }
 203     }
 204
 205     fft_size = 1 << fft_nbits;
 206     tab = av_malloc(fft_size * sizeof(FFTComplex));
 207     tab1 = av_malloc(fft_size * sizeof(FFTComplex));
 208     tab_ref = av_malloc(fft_size * sizeof(FFTComplex));
 209     tabtmp = av_malloc(fft_size / 2 * sizeof(FFTSample));
 210     tab2 = av_malloc(fft_size * sizeof(FFTSample));
 211
 212     if (do_mdct) {
 213         if (do_inverse)
 214             av_log(NULL, AV_LOG_INFO,"IMDCT");
 215         else
 216             av_log(NULL, AV_LOG_INFO,"MDCT");
 217         ff_mdct_init(m, fft_nbits, do_inverse);
 218     } else {
 219         if (do_inverse)
 220             av_log(NULL, AV_LOG_INFO,"IFFT");
 221         else
 222             av_log(NULL, AV_LOG_INFO,"FFT");
 223         ff_fft_init(s, fft_nbits, do_inverse);
 224         fft_ref_init(fft_nbits, do_inverse);
 225     }
 226     av_log(NULL, AV_LOG_INFO," %d test\n", fft_size);
 227
 228     /* generate random data */
 229
 230     for(i=0;i<fft_size;i++) {
 231         tab1[i].re = frandom();
 232         tab1[i].im = frandom();
 233     }
 234
 235     /* checking result */
 236     av_log(NULL, AV_LOG_INFO,"Checking...\n");
 237
 238     if (do_mdct) {
 239         if (do_inverse) {
 240             imdct_ref((float *)tab_ref, (float *)tab1, fft_size);
 241             ff_imdct_calc(m, tab2, (float *)tab1, tabtmp);
 242             check_diff((float *)tab_ref, tab2, fft_size);
 243         } else {
 244             mdct_ref((float *)tab_ref, (float *)tab1, fft_size);
 245
 246             ff_mdct_calc(m, tab2, (float *)tab1, tabtmp);
 247
 248             check_diff((float *)tab_ref, tab2, fft_size / 2);
 249         }
 250     } else {
 251         memcpy(tab, tab1, fft_size * sizeof(FFTComplex));
 252         ff_fft_permute(s, tab);
 253         ff_fft_calc(s, tab);
 254
 255         fft_ref(tab_ref, tab1, fft_nbits);
 256         check_diff((float *)tab_ref, (float *)tab, fft_size * 2);
 257     }
 258
 259     /* do a speed test */
 260
 261     if (do_speed) {
 262         int64_t time_start, duration;
 263         int nb_its;
 264
 265         av_log(NULL, AV_LOG_INFO,"Speed test...\n");
 266         /* we measure during about 1 seconds */
 267         nb_its = 1;
 268         for(;;) {
 269             time_start = gettime();
 270             for(it=0;it<nb_its;it++) {
 271                 if (do_mdct) {
 272                     if (do_inverse) {
 273                         ff_imdct_calc(m, (float *)tab, (float *)tab1, tabtmp);
 274                     } else {
 275                         ff_mdct_calc(m, (float *)tab, (float *)tab1, tabtmp);
 276                     }
 277                 } else {
 278                     memcpy(tab, tab1, fft_size * sizeof(FFTComplex));
 279                     ff_fft_calc(s, tab);
 280                 }
 281             }
 282             duration = gettime() - time_start;
 283             if (duration >= 1000000)
 284                 break;
 285             nb_its *= 2;
 286         }
 287         av_log(NULL, AV_LOG_INFO,"time: %0.1f us/transform [total time=%0.2f s its=%d]\n",
 288                (double)duration / nb_its,
 289                (double)duration / 1000000.0,
 290                nb_its);
 291     }
 292
 293     if (do_mdct) {
 294         ff_mdct_end(m);
 295     } else {
 296         ff_fft_end(s);
 297     }
 298     return 0;
 299 }